Архитектура привода: как картофелеуборочная машина использует мощность ВОМ

Самоходный картофелеуборочный комбайн — одно из самых сложных в механическом отношении сельскохозяйственных орудий, приводимых в движение валом отбора мощности (ВОМ). В отличие от роторного измельчителя (один редуктор, один отвал) или пресс-подборщика (один главный редуктор, несколько цепных приводов), картофелеуборочный комбайн распределяет мощность ВОМ трактора на пять или более различных приводных механизмов, каждый из которых требует различных характеристик скорости и крутящего момента. редуктор ВОМ Входной вал комбайна служит центральным распределительным узлом, преобразуя входной сигнал ВОМ с частотой 540 об/мин в привод главного вала с частотой вращения, как правило, от 200 до 350 об/мин, от которого вторичные приводы разветвляются к каждой функции уборки урожая через цепные, ременные или вспомогательные редукторы.

Ротор для выкапывания — первая функция в последовательности уборки урожая. Лезвие ролота срезает картофельный гребень на глубину от 200 до 300 мм, поднимая всю массу почвы и клубней на основной конвейер. Сам ротор может быть либо неподвижным (приводится в движение только движением трактора вперед), либо колебательным (приводится в движение специальным эксцентриковым механизмом от редуктора, который вибрирует ротор с частотой от 8 до 15 Гц, снижая сопротивление проникновению в почву на 20–40 процентов). Для работы этого колебательного механизма требуется вторичный выход от главного редуктора — обычно это эксцентриковый вал с ременным приводом, который преобразует вращательное движение в возвратно-поступательную вибрацию ролота.

Основной конвейер принимает всю поднятую массу почвы и транспортирует ее назад, позволяя почве падать через открытые звенья полотна. Скорость полотна — обычно от 1,5 до 3,0 м/с в зависимости от состояния почвы и скорости движения вперед — должна соответствовать скорости движения трактора, чтобы избежать сбивания (слишком медленное движение полотна) или растягивания (слишком быстрое движение полотна) потока урожая. Основное полотно приводится в движение через цепной редуктор от выходного вала главного редуктора, а на высококачественных комбайнах скорость полотна регулируется с помощью редуктора с переменным передаточным отношением или гидравлического привода, что позволяет оператору точно настраивать соотношение скорости полотна и скорости движения по земле из кабины.

Этапы сепарации и удаления ботвы: функции вторичного редуктора.

После основного полотна поток урожая проходит через одну или несколько ступеней сепарации, предназначенных для удаления комков, камней и почвенных агрегатов, по размеру схожих с клубнями картофеля. На этих ступенях используется комбинация перемешивания (контролируемая вибрация полотна или поверхности ролика), звездообразных колес (вращающиеся колеса с резиновыми лопастями, которые мягко прокатывают клубни, пропуская при этом почву) и поперечных конвейеров (ленточные или роликовые системы, перемещающие урожай вбок к смотровым столам или дальнейшим ступеням сепарации). Каждая ступень имеет свои требования к скорости — обычно от 0,5 до 2,0 м/с, что медленнее, чем на основном полотне, для увеличения времени пребывания на каждой сепарационной поверхности.

Система удаления ботвы удаляет картофельные побеги (ботву) и листья из потока урожая до того, как клубни достигнут бункера хранения или элеватора. Катки для удаления ботвы представляют собой вращающиеся в противоположных направлениях резиновые или полиуретановые ролики, которые захватывают побеги и отводят их от клубней. Ролики вращаются с периферийной скоростью от 3 до 5 м/с — значительно быстрее скорости потока урожая — для обеспечения надежного захвата и чистого отделения. Привод катков для удаления ботвы требует умеренного крутящего момента при относительно высокой скорости, обычно обеспечиваемого специальным приводом. сельскохозяйственная коробка передач с увеличением скорости в 1:2–1:3 от главного вала или посредством прямой цепной передачи от высокоскоростного вторичного выходного вала на главном редукторе.

Элеватор (поперечный конвейер или стреловой элеватор, перемещающий клубни с комбайна на прицеп или в бункер для хранения) является заключительным механическим приводом. Он работает с контролируемой скоростью от 1,0 до 2,5 м/с — достаточно быстро, чтобы поддерживать поток урожая, но достаточно медленно, чтобы минимизировать повреждения от падения клубней с элеватора на прицеп. Привод элеватора часто является наименее нагруженной из всех функций комбайна, но он должен быть самым надежным, поскольку заклинивший элеватор в считанные секунды может остановить весь поток урожая, потенциально перегружая сепарационные ступени и вызывая каскадную закупорку, требующую 20–30 минут ручной очистки.

Типы редукторов, используемые в приводных системах картофелеуборочных машин.

Главный редуктор представляет собой угловой конический редуктор, преобразующий горизонтальное вращение ВОМ в ось главного вала жатки (обычно горизонтальную, но перпендикулярную линии ВОМ трактора). Стандартное передаточное отношение от 1,5:1 до 2,5:1 снижает входную частоту вращения с 540 об/мин до диапазона 220–350 об/мин, необходимого для главного приводного вала. Этот редуктор несет самую высокую непрерывную нагрузку среди всех компонентов системы привода жатки — все последующие функции получают мощность через этот единый узел, а суммарный крутящий момент, необходимый в условиях тяжелых почв, может достигать 80–120 процентов от номинального крутящего момента ВОМ трактора в течение длительных периодов времени.

Вспомогательные редукторы используются для функций, требующих изменения скорости или направления вращения, которые невозможно осуществить с помощью простых цепных или ременных передач от главного вала. В механизме мешалки (который вибрирует основную мембрану для улучшения разделения грунта) обычно используется специальный эксцентриковый редуктор — компактный блок со смещенным выходным валом, который преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное с частотой от 6 до 12 Гц и ходом от 15 до 30 мм. Этот редуктор мешалки должен выдерживать непрерывную циклическую нагрузку возвратно-поступательного механизма без возникновения люфта в подшипниках, который снизил бы амплитуду перемешивания и ухудшил бы эффективность разделения.

На многорядных харвестерах (двухрядных, четырехрядных и шестирядных) распределение мощности становится значительно сложнее. Четырехрядному харвестеру может потребоваться от 120 до 200+ л.с. на валу отбора мощности для одновременного привода четырех комплектов лемехов, первичных полотен и сепарационных ступеней. Главный редуктор должен распределять эту мощность между несколькими выходными валами — или одним высокопроизводительным выходом, который передает мощность на вторичный распределительный редуктор, расположенный по центральной оси харвестера. Такие производители, как... Редуктор отбора мощности Ever-Power Мы предлагаем многовыходные редукторы, специально разработанные для мощных уборочных машин, где один выход не может выдержать полную нагрузку комбинированного привода.

Герметизация грунта и влаги: проблемы, возникающие в условиях эксплуатации.

Редукторы картофелеуборочных машин работают в одной из самых загрязненных сред в сельском хозяйстве. Комбайн постоянно перемещается по почве — жатка поднимает от 200 до 600 тонн почвы с гектара (в зависимости от размера гребней и глубины выкапывания) и откладывает большую часть этой почвы на механических компонентах комбайна и вокруг них. Редукторы, особенно главный входной редуктор и привод мешалки, постоянно подвергаются воздействию частиц почвы, картофельного сока из поврежденных клубней (который является кислым и коррозионным) и влаги из почвенной массы, проходящей над корпусом и вокруг него.

Стандартные уплотнения сельскохозяйственных редукторов не подходят для таких условий. Мелкие частицы почвы (особенно в илистых и глинистых почвах) проникают через несколько дней после начала уборки урожая через стандартные однокромочные уплотнения вала, образуя внутри редуктора абразивную суспензию, которая быстро разрушает подшипниковые поверхности и боковые поверхности зубьев шестерен. Эффективное уплотнение для коробка передач картофелеуборочного комбайна Для применения требуются двухкромочные уплотнения вала с промежуточной камерой, заполненной смазкой (внешняя кромка предотвращает попадание грязи, а смазочный барьер улавливает любые частицы, прошедшие через внешнее уплотнение), герметичные или осушительные вентиляционные клапаны (стандартные открытые вентиляционные клапаны засасывают пыль с каждым циклом термического дыхания), а также обработанные соединения корпуса с анаэробным герметиком (предотвращающим попадание воды, содержащей грязь, в линию разъема корпуса).

Агрессивная среда также требует внимания к покрытию корпуса. Картофельный сок (pH от 5,5 до 6,5) в сочетании с почвенной влагой создает слабокислый раствор, который разъедает открытые чугунные поверхности. Эпоксидное или полиэфирное порошковое покрытие на внешней поверхности редуктора обеспечивает превосходную защиту по сравнению со стандартной краской, которая легко отслаивается и трескается под абразивным воздействием почвы, протекающей мимо корпуса во время уборки урожая. Для операторов, работающих более 200 часов за сезон, модернизация покрытия окупается в течение двух сезонов за счет снижения внешней коррозии и сохранения доступа для технического обслуживания (коррозия головок болтов и смотровых крышек является значительной причиной задержек в ремонте во время критически важных операций по уборке урожая).

Защита от перегрузки: камни, комки и засоры.

Уборка картофеля на каменистых почвах часто сопровождается резкими скачками крутящего момента, когда камни застревают между звеньями сетки, блокируют звездообразные колеса или заклинивают между роликами. Камень размером 150 мм, проходящий через основную сетку, может создавать мгновенные крутящие нагрузки, в 3-5 раз превышающие нормальный рабочий крутящий момент — достаточные для того, чтобы сорвать зубья шестерни или сломать шпонки вала в незащищенной приводной системе. Основной привод ВОМ обычно включает в себя муфту скольжения, откалиброванную для защиты главного редуктора, но вспомогательные приводы (мешалка, волокнистые катки, элеватор) также нуждаются в индивидуальной защите от перегрузки, чтобы предотвратить локальные повреждения от засоров, затрагивающих только один этап уборки.

Срезные болты — это простейшая форма защиты от перегрузки для отдельных ступеней привода. Срезной болт, установленный в ступице цепной звездочки или муфте между выходным валом редуктора и его ведомым компонентом, чисто ломается при заданном крутящем моменте, отключая перегруженную ступень, но позволяя остальным функциям продолжать работу. Недостатком является время простоя на замену болтов — обычно от 5 до 15 минут на одно событие, что значительно накапливается на каменистых полях, где часто происходит от 5 до 10 отказов срезных болтов в день. Защита от проскальзывания муфты на отдельных ступенях устраняет это время простоя, позволяя перегруженному приводу кратковременно проскальзывать во время засора и автоматически включаться после устранения засора, но это сопряжено с более высокими первоначальными затратами и необходимостью периодической регулировки муфты по мере износа фрикционных поверхностей. Для более глубокого понимания того, как перегрузки приводят к прогрессирующему повреждению редуктора при отсутствии защиты, см. наше техническое руководство по Анализ причин отказов редуктора ВОМ.

Требования к редуктору однорядного и многорядного комбайна

Однорядные и двухрядные прицепные картофелеуборочные машины занимают большую часть рынка по объему производства. Эти машины используют один основной двигатель. редуктор ВОМ Рассчитан на непрерывную входную мощность от 30 до 75 л.с., при этом все последующие функции приводятся в движение от выходного вала главного редуктора через цепные и ременные передачи. Главный редуктор обычно представляет собой стандартный угловой конический редуктор с одним выходным валом и передаточным отношением от 1,5:1 до 2:1 — относительно простая спецификация, которую может обеспечить качественный поставщик редукторов на вторичном рынке, обеспечивающий точное соответствие размеров номеру оригинальной детали.

Многорядные самоходные комбайны (от 2 до 6 рядов, от 150 до 400+ л.с.) значительно сложнее по конструкции. Система привода часто сочетает в себе механический привод, эквивалентный валу отбора мощности (от собственного двигателя комбайна, а не от вала отбора мощности трактора), с гидравлическими приводами для регулирования скорости. Главный редуктор на этих машинах может иметь от 2 до 4 выходных валов, приводящих в движение различные секции комбайна с разной скоростью, с внутренними масляными циркуляционными насосами, внешними маслоохладителями и датчиками контроля состояния (температуры, вибрации), интегрированными в корпус. Эти редукторы являются специализированными разработками производителя комбайна, а не стандартными изделиями из каталога, и для их замены требуется либо закупка у OEM-производителя, либо изготовление на заказ у специалиста. сельскохозяйственная коробка передач Поставщик, обладающий возможностями обратного проектирования и проверки размеров.

Стратегия технического обслуживания в период сбора урожая

Сезон уборки картофеля — не самое подходящее время для капитального ремонта редуктора, но именно в это время незначительная халатность приводит к серьезным поломкам. Предуборочный осмотр (замена масла, проверка сальников, проверка люфта подшипников, регулировка натяжения цепи) следует провести за 1–2 недели до первого запланированного дня уборки урожая, чтобы у вас было время найти и установить любые запасные части, выявленные в ходе осмотра, без нарушения графика уборки.

Во время уборки урожая ежедневное техническое обслуживание ограничивается важными быстрыми проверками: проверкой уровня масла в главном редукторе и всех вспомогательных агрегатах (60-секундный осмотр с фонариком перед первым въездом в поле), визуальным осмотром на наличие новых утечек масла в местах уплотнений (указывающих на повреждение уплотнений от ударов камней или истирания почвой) и проверкой натяжения цепи на всех вторичных приводах (ослабленная цепь, проскальзывающая под нагрузкой, может повредить ведомую звездочку и привести к многочасовому ремонту в разгар уборки урожая). Всегда держите на комбайне запасные болты, шприц для смазки и бутылку с необходимым трансмиссионным маслом — эти предметы предотвращают наиболее распространенные причины простоев в день уборки урожая.

После сбора урожая приоритетной задачей технического обслуживания редукторов является тщательная очистка и замена масла. Необходимо промыть наружные поверхности всех редукторов под высоким давлением, чтобы удалить скопившуюся грязь (которая задерживает влагу и ускоряет коррозию во время хранения), слить и заменить масло в каждом редукторе (загрязненное сбором урожая масло содержит мелкие частицы грязи, которые проникли через уплотнения в течение сезона и будут продолжать истирать внутренние поверхности во время хранения, если их не удалить), а также осмотреть все редукторы. Вал отбора мощности Проверьте карданные шарниры на износ и повторно смажьте их перед хранением. Задокументируйте любые проблемы с коробкой передач, обнаруженные во время уборки урожая (необычный шум, температурные аномалии, протечки уплотнений, перегрузки), чтобы их можно было устранить в межсезонье, а не забыть до следующей предуборочной проверки.

Часто задаваемые вопросы

Редактор: Cxm